8.4. Компьютерное моделирование магнитных систем

Цели компьютерного моделирования:

– исследовать особенности движения электронных пучков в магнитных фокусирующих системах с однородным и периодическим магнитным полем;

– определить условия получения минимальных пульсаций радиуса пучков;

– получить данные о внутренней структуре пучков, степени их ламинарности.

Компьютерное моделирование производится с помощью пакетов прикладных программ MPFS, MPFt, MCFt, «Тесла», «Антра».

MPFS – экспресс-программа анализа магнитной периодической системы, позволяющая получить зависимости осевого распределения магнитного поля от геометрических размеров периодической магнитной системы и материала используемых магнитов.

MPFt, MCFt – экспресс-программы, обеспечивающие траекторный анализ электронных пучков в периодическом и однородном магнитных полях. Программы базируются на упрощенных моделях электронных пучков, в основе которых лежит концепция граничной траектории.

Работа с программами MPFS, MPFt и MCFt производится в режиме диалога в соответствии со сценариями, которые выдаются на экраны мониторов.

Программа «Тесла» предназначена для детального моделирования поля магнитных систем и позволяет получать структуру магнитного поля в виде таблиц и картин силовых линий.

Программа «Антра» позволяет производить траекторный анализ движения электронных лучей со строгим учетом их собственных полей и внутренней структуры.

Работа с программами «Тесла» и «Антра» производится с использованием методического пособия по компьютерному моделированию приборов СВЧ.

8.5. Программа работы и указания по ее выполнению

1. Провести измерение осевого распределения магнитного поля в магнитной системе с однородным полем при прямом и обратном движении измерительного зонда.

2. Провести измерение осевого распределения магнитного поля в магнитной системе с периодическим магнитным полем при прямом и обратном движении измерительного зонда на интервале двух-трех периодов системы.

3. Используя градуировочные характеристики датчика Холла, выразить значения магнитной индукции в теслах (или гауссах).

4. Построить осевое распределение магнитного поля магнитной системы с периодическим магнитным полем.

5. По построенному осевому распределению магнитного поля магнитной системы с периодическим магнитным полем определить период магнитной системы и максимальное значение магнитной индукции.

6. Используя полученные численные значения указанных в п. 5 величин, рассчитать значение тока пучка по формуле (8.7) для указанных преподавателем значений ускоряющего напряжения.

7. Провести моделирование на персональном компьютере движения электронных пучков в магнитных полях, воспользовавшись пакетом прикладных программ.

8. Используя численные и графические результаты компьютерного моделирования, оценить степень фокусировки электронного луча

9. В случае неудовлетворительной фокусировки провести оптимизацию параметров магнитной электроннолучевой систем.